超長灌注樁鋼筋籠安裝施工技術(shù)

王明WANG Ming；王卓然WANG Zhuo-ran；姚康YAO Kang；劉瑾LIU Jin

（中交第四公路工程局有限公司第一建筑工程分公司，南京 210000）

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目主塔樓核心筒及外框異形柱擬采用機(jī)械成孔灌注樁，共設(shè)計(jì)38根直徑2500mm大型混凝土灌注樁，擬采用機(jī)械成孔施工，最長樁樁號(hào)為D16，樁頂標(biāo)高-9.1m，樁底標(biāo)高-76.98m，樁長67.88m。樁端持入層為8層中風(fēng)化花崗巖，樁端入巖深度1.5m。鋼筋籠長69m，主筋為40C25鋼筋，鋼筋籠最大凈重量16.496t，①-⑤號(hào)吊裝節(jié)單節(jié)長度12m，單節(jié)重量2.916t；⑥號(hào)吊裝節(jié)單節(jié)長度9.05m，單節(jié)重量2.187t。

1.2 鋼筋籠吊裝計(jì)算

已知YZ02號(hào)樁鋼筋籠配筋為40C25，每延米重240kg?，F(xiàn)場(chǎng)YZ02號(hào)樁鋼筋籠最長為D16號(hào)孔為68.732m。計(jì)算得出D38號(hào)樁鋼筋籠重21.237噸，D16號(hào)孔樁鋼筋籠重16.496噸。

吊環(huán)應(yīng)力按下列公式計(jì)算：

式中：φ為吊環(huán)的拉應(yīng)力（N/mm2）；

{φ}吊環(huán)的允許拉應(yīng)力，一般大于50N/mm2（已考慮超載系數(shù)，吸附系數(shù)，動(dòng)力系數(shù)等）；

n：吊環(huán)截面數(shù)，2個(gè)吊環(huán)時(shí)為4，4個(gè)吊環(huán)時(shí)為6；

A：1個(gè)吊環(huán)的鋼筋截面（mm2）；

G：構(gòu)件自重（噸）9800t（噸）換算成N（牛頓）。

本項(xiàng)目鋼筋籠為4點(diǎn)起吊，所以n取6。

計(jì)算得出A=9800*21.237/（50*6）=693.742mm2。

選用32的鋼筋A(yù)=804.3＞693.742。選用32的鋼筋。

2 施工背景

廈門白鷺西塔項(xiàng)目施工場(chǎng)地位于廈門市集美區(qū)杏林街道，場(chǎng)地原始地貌單元為沖洪積平原地貌，場(chǎng)地地勢(shì)開闊，場(chǎng)地經(jīng)大致整平，地勢(shì)稍有起伏，整體呈西高東低。由圖1地勘報(bào)告可知巖土層自上而下為：1-1素填土、1-2雜填土、1-3填石、2-淤泥、3粉質(zhì)黏土、4殘積砂質(zhì)粘性土、5全風(fēng)化花崗巖、6散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、7碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、8中風(fēng)化花崗巖?？芍竟こ虉?chǎng)地表層均為雜、素填土，表部硬雜含量偏多，大部分鉆孔未能測(cè)得初見水位，僅部分鉆孔測(cè)得初見水位0.3~6.80m。場(chǎng)地原始地貌單元為沖洪積階地地貌，場(chǎng)地現(xiàn)狀經(jīng)基坑工程施工開挖形成基坑，場(chǎng)地內(nèi)地勢(shì)平坦。擬建主塔樓及其裙房、商業(yè)中心設(shè)計(jì)荷載較大；擬建場(chǎng)地內(nèi)孤石分布較多，且不排除鉆孔間其他孤石存在的可能；周邊環(huán)境較復(fù)雜（附近有地鐵、綜合管廊、下穿通道等）；場(chǎng)地內(nèi)東側(cè)大部分地段碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖層埋深較淺，最高層頂標(biāo)高為-6.16m。

3 大直徑超長鋼筋籠制作、安裝工藝

3.1 工具式主筋控制間距

為便于鋼筋籠整體制作，項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)加工區(qū)設(shè)置一體化制作胎架，然后實(shí)行預(yù)拼裝，進(jìn)行整體連接。同時(shí)根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，鋼筋籠主筋平面定位所允許的尺寸偏差不得超過±10mm，因此，為確保鋼筋籠主筋焊接快速、精準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)需要專門制作鋼筋定位模具。直徑為25的鋼筋線密集度較大，且每一根定尺為12m長，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中人工方式進(jìn)行加工定位難度較大，所以，還加工了專門的F模型鋼筋籠的主筋定位鉗，具體如圖2顯示。

3.2 鋼筋籠分段編號(hào)、制作

要想降低接頭與廢料損耗，需要選擇長度為12m的鋼筋原材料，另外為了給吊裝提供便利條件，需要把69.05m長的鋼筋籠分成6段進(jìn)行制作，具體如表1所示。

表1 鋼筋籠分段

3.3 螺旋箍筋焊接質(zhì)量控制

本工程大直徑灌注樁使用的鋼筋籠螺旋箍筋與主筋焊接而成，主筋規(guī)格較大，現(xiàn)階段樁基工程管控灌注樁鋼筋籠制作工藝多采用長線放樣，人工現(xiàn)場(chǎng)制作的傳統(tǒng)工藝，機(jī)械使用率低，加工質(zhì)量參差不齊，耗時(shí)耗材。我項(xiàng)目針對(duì)以上種種缺陷采用鋼筋剝肋滾絲直螺紋連接，該連接工序產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、可控性較好，但對(duì)鋼筋籠成形精度要求較高，與人工成形的鋼筋籠連接較為麻煩。我工程項(xiàng)目將按照實(shí)際，使用鋼筋籠滾焊機(jī)制造樁基鋼筋籠，即樁基鋼筋籠整體成形工序。（圖5）

設(shè)備特點(diǎn)：

①加工速度快：12m單節(jié)鋼筋籠成型一般耗時(shí)在六十分鐘以內(nèi)，加工制作效率顯著提高。

②加工產(chǎn)品質(zhì)量平穩(wěn)，由于實(shí)行的是機(jī)械化作業(yè)，鋼筋、螺旋箍筋的間隙大小一致，鋼筋籠孔徑也一致，加工質(zhì)量全部滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

③箍筋不需要搭接連接，相比于手工作業(yè)節(jié)約材料百分之一，大大降低了建設(shè)生產(chǎn)成本。由于主筋其圓周上的布置比較均衡，因此鋼筋籠在連接時(shí)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，節(jié)約了施工吊裝工作時(shí)間。

焊接加勁箍筋：由于加勁筋是防止鋼筋籠變形的最主要因素，所以加勁筋必須和鋼筋連接得緊密，以避免在運(yùn)輸過程中脫焊而引起的鋼筋籠變形。

箍筋焊接：將箍筋安置在使用的箍筋盤，借助調(diào)直機(jī)，將箍筋端部和主箍連結(jié)，按移動(dòng)盤方向自由移動(dòng)位置，并使用操控臺(tái)已設(shè)定好的移動(dòng)速度和方向，實(shí)現(xiàn)箍筋纏繞和距離調(diào)節(jié)。箍筋和主筋的交匯點(diǎn)使用了二氧化碳保護(hù)焊接，二氧化碳保護(hù)焊焊接的質(zhì)量安全而且堅(jiān)固無焊銹，在運(yùn)輸過程中也不容易打滑走位。

4 主筋鋼筋直螺紋制作與連接

直螺紋套筒連接接頭的加工包括鋼筋的鐓粗和套絲,鐓粗和套絲采用直螺紋鐓頭機(jī)和套絲機(jī)在鋼筋加工場(chǎng)完成，加工場(chǎng)內(nèi)施工設(shè)備擺放位置要相對(duì)固定，機(jī)械設(shè)備安放的地點(diǎn)還需要有防水設(shè)備和配套的380V電源供電。安裝時(shí)鐓粗機(jī)夾具中心線應(yīng)與套絲機(jī)中心軸線保持同一高度，并與放置在支架上的待加工鋼筋中心線保持一致。

鐓粗直螺紋鋼筋的連接步驟：

①在鋼筋對(duì)接之前，要收回鋼絲頭上的塑膠防護(hù)帽和套筒端頭的橡膠封口蓋，并檢驗(yàn)鋼筋材料尺寸是否與接頭節(jié)套相符，同時(shí)檢驗(yàn)螺紋絲頭是否完好無損、干凈。如果發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)或鐵銹要用鐵刷清洗干凈。以檢驗(yàn)套筒的質(zhì)量，并且套筒上應(yīng)該有供應(yīng)單位的產(chǎn)品質(zhì)量保證書。

②首先，將鎖緊螺母與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械連接套筒按次序全數(shù)擰緊到加長絲頭鋼筋的一邊，使待接鋼筋的機(jī)械連接套筒完全緊靠后，再將套筒擰緊回到標(biāo)準(zhǔn)鋼筋絲頭旁邊，用扳手?jǐn)Q緊，然后再將鎖緊螺栓與套筒全數(shù)擰緊并鎖定，連接工作就完成，然后立即畫上記號(hào)，以方便質(zhì)監(jiān)部門工作人員抽查，并做好抽查記錄。

③對(duì)接前，根據(jù)等長線法所拼合的標(biāo)記對(duì)位，在對(duì)接時(shí)間工效上要對(duì)接得迅速，以縮短作業(yè)時(shí)間，并爭(zhēng)取盡快下籠。

④接頭連接完畢后，由質(zhì)量檢驗(yàn)員分批驗(yàn)收，主要檢測(cè)方法為目測(cè)。接頭兩端的外露螺絲扣直徑相同，但不能大于一個(gè)完整絲扣（加長螺紋除外）。（圖6）

鋼筋籠制作完成后，由項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員組織各方單位進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收主要內(nèi)容包括主筋、加勁筋型號(hào)、間距，螺旋箍筋加密區(qū)、非加密區(qū)間距、規(guī)格，鋼筋籠單節(jié)編號(hào)長度，同時(shí)利用力矩扳手對(duì)鋼筋直螺紋機(jī)械連接接頭進(jìn)行檢測(cè)，要求合格率達(dá)到100%方可進(jìn)行下一步吊裝與對(duì)接安裝。

5 鋼筋籠運(yùn)輸與對(duì)接安裝

鋼筋籠在加工場(chǎng)地內(nèi)制作完成后按12m一段分節(jié)，使用55t履帶吊采用2點(diǎn)起吊，過程中應(yīng)始終保持籠身平直不變形。起吊至樁位旁。起吊時(shí)采用設(shè)計(jì)的專用起吊扁擔(dān)作為吊具，以防鋼筋籠變形。另外，還在鋼籠內(nèi)部的每隔2m處用C25鋼筋設(shè)置了一個(gè)“△”型支撐。該支撐在鋼籠孔口吊裝下放時(shí)及時(shí)拔出。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，支撐鋼筋對(duì)鋼筋籠堆放時(shí)的整體穩(wěn)定性起到極大作用，取出時(shí)長較短，每道支撐鋼筋取下時(shí)間在3-5min。（圖7）

鋼筋籠接長須在樁位長時(shí)間內(nèi)連續(xù)占用起重設(shè)施，應(yīng)配置更多的工作人員在現(xiàn)場(chǎng)上完成安裝工作。為了節(jié)約鋼筋籠在孔位處接長的作業(yè)時(shí)間，在施工時(shí)一般采用了以下措施，來提高與鋼筋籠連接的速率。

①盡量減少對(duì)接斷面的數(shù)量，鋼筋籠最短按每節(jié)12m接長吊裝，接長和吊放均利用55t履帶吊進(jìn)行。（圖8）

②鋼筋籠接長時(shí)隨著長度的增加，重量也在不斷地增加，普通打捎扁擔(dān)已不能滿足受力要求，故根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了特制的打捎裝置來固定下部鋼筋籠。打捎裝置周圍采用鋼板焊制而成，中間采用4根穿杠牢固固定空口穩(wěn)定處，通過插拔穿杠，可安全、快捷地固定和解開鋼筋籠。

③根據(jù)安裝主筋接頭錯(cuò)開的高度，制造相配套的套筒連接施擰平臺(tái)，同一接頭上下層同時(shí)作業(yè)，加快接頭對(duì)接的速度。安裝接頭時(shí)用管鉗扳手?jǐn)Q緊，使鋼筋絲頭在套筒中央位置相互頂緊。標(biāo)準(zhǔn)型接頭安裝后的外露螺紋不宜超過2p。安裝后用扭力扳手校核擰緊扭矩。

首次吊裝鋼筋籠可在現(xiàn)場(chǎng)提前安裝好接頭，兩節(jié)起吊，下入孔內(nèi)。第三節(jié)鋼筋籠需要在孔上現(xiàn)場(chǎng)安裝鋼筋接頭，有一定操作難度?，F(xiàn)場(chǎng)操作工人較熟練，安裝時(shí)間約20min。

吊放鋼筋籠時(shí)，順樁孔自然下放，鋼筋籠定位標(biāo)高力求準(zhǔn)確，允許偏差為±5cm。由于鋼筋籠位于水下，為測(cè)定鋼筋籠是否下放至孔底，可在鋼筋籠頂口系一測(cè)繩，通過測(cè)繩上的讀數(shù)，即可判明鋼筋籠是否下放到位。

6 磁測(cè)井法測(cè)試灌注樁鋼筋籠長度

6.1 檢測(cè)布置要求

測(cè)試孔布置應(yīng)符合下列規(guī)定：

①管樁測(cè)試孔宜設(shè)置在管樁空心內(nèi)。現(xiàn)場(chǎng)無條件時(shí)測(cè)試孔也可布置在受檢樁樁側(cè)土體中，與受檢樁邊緣距離不宜大于0.5m，且應(yīng)遠(yuǎn)離相鄰樁；

②測(cè)試孔宜采用液壓鉆機(jī)鉆取，測(cè)試孔垂直度偏差不宜大于0.5%；

③測(cè)試孔宜采用外徑91mm~110mm的鉆頭鉆取，測(cè)試孔底標(biāo)高應(yīng)低于預(yù)計(jì)鋼筋籠底標(biāo)高3m；

④當(dāng)測(cè)試孔周圍存在較厚軟弱土層、砂、卵礫石層時(shí)，應(yīng)在測(cè)試孔中設(shè)置PVC管護(hù)孔，PVC管內(nèi)徑不宜小于60mm；

⑤測(cè)試結(jié)束后灌注樁樁身鉆芯孔應(yīng)采用水泥漿從孔底往上回灌封閉。

6.2 磁測(cè)井法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

①磁測(cè)井法為井內(nèi)作業(yè)，磁場(chǎng)傳感器的工作環(huán)境溫度和耐壓性能是測(cè)試工作的基本保證。測(cè)點(diǎn)的深度步距對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大，因此要求深度傳感器具有較高的精度和分辨率。為確保測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性，要求能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和基本處理。

②由于測(cè)試距離對(duì)鋼筋籠磁場(chǎng)信號(hào)的影響，只有控制好測(cè)試孔垂直度，保持測(cè)試孔和鋼筋籠相互平行，使測(cè)試距離保持不變，才可能測(cè)得較理想的鋼筋籠磁場(chǎng)強(qiáng)度曲線。受檢樁樁長越長，其測(cè)試孔的垂直度就越難保證，若測(cè)試孔傾斜度過大影響測(cè)試效果，應(yīng)重新布置測(cè)試孔。

③為保證鉆孔垂直度，現(xiàn)場(chǎng)由具有熟練操作經(jīng)驗(yàn)的機(jī)長進(jìn)行操作，鉆孔設(shè)備應(yīng)精心安裝、認(rèn)真檢查。鉆機(jī)設(shè)備安裝必須周正、穩(wěn)固、底座水平。鉆機(jī)立軸中心、天輪中心（天車前沿切點(diǎn)）與孔口中心必須在同一鉛垂線上。設(shè)備安裝后，應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，在確認(rèn)正常后方能開鉆。鉆進(jìn)過程中應(yīng)經(jīng)常對(duì)鉆機(jī)立軸進(jìn)行校正，及時(shí)糾正立軸偏差，確保鉆孔過程不發(fā)生傾斜、移位。

7 結(jié)語

本文結(jié)合廈門白鷺西塔項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工情況，重點(diǎn)針對(duì)超長灌注樁鋼筋籠安裝施工技術(shù)重難點(diǎn)做出一定總結(jié)和探討，本文的施工技術(shù)應(yīng)用成果主要包括：

①針對(duì)超長灌注樁重量大、長度長的特點(diǎn)對(duì)施工機(jī)具進(jìn)行了改進(jìn)；

②利用設(shè)計(jì)優(yōu)化、功效分析、過程質(zhì)量控制等有效措施，加快了鋼筋籠制造和安裝的速度和精度，降低了成本；

③實(shí)踐證明，應(yīng)用本文應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下超長灌注樁鋼筋籠安裝施工技術(shù)，確保了施工安全及質(zhì)量，可為今后類似的超長灌注樁鋼筋籠的施工提供一定的參考。